우수한 전기 용량 에너지 저장 나노복합체를 위한 독특한 물리적 코팅 전략에서 유래한 코어-쉘 TiO2@Au 나노섬유

초록 폴리머 유전체는 펄스 파워 시스템에서 널리 사용되지만, 낮은 에너지 밀도로 인해 그 응용이 심각하게 제한된다. 코어-쉘 나노필러를 통합하는 것은 폴리머 유전체의 에너지 밀도를 향상시키는 유망한 전략 중 하나이다. 현재 코어-쉘 나노필러는 주로 복잡한 화학 합성 절차를 수반하는 화학 코팅 전략을 통해 준비된다. 여기에서 단일 분산된 금 나노입자가 TiO2 나노섬유에 균일하게 고정된 코어-쉘 TiO2@Au 나노섬유를 준비하기 위한 독특한 물리적 코팅 전략이 개발되었다. 흥미롭게도, TiO2@Au 나노섬유는 뛰어난 유전 에너지 저장 향상 능력을 보여준다. 특히, 0.1 wt.% TiO2@Au 나노필러만 도입함으로써, TiO2@Au/PVDF 복합체는 749 MV m −1의 상당히 향상된 파괴 강도를 보여주며, 이는 PVDF의 152.8%에 해당한다. 한편, 10.2의 높은 유전 상수(114.1%의 PVDF)가 얻어진다. 결과적으로, 18.6 J cm −3의 초고 에너지 밀도가 달성되며, 이는 PVDF의 250.1%에 해당한다. 또한, 현저한 에너지 저장 향상 효과는 TiO2@Au 나노섬유의 쿨롱 차단 및 마이크로 커패시터 효과에서 기인한다는 것이 추가로 밝혀졌다. 이 연구는 유전 에너지 저장 및 기타 기능성 나노복합체에 대한 큰 잠재력을 가진 코어-쉘 나노물질의 용이한 준비를 위한 독특한 패러다임을 수립한다.